Задача 2.1.

Проектируемая система включает в себя четыре группы элементов: полупроводниковые элементы с средней интенсивностью отказов – λ_ср.п; конденсаторы – λ_ср.с; резисторы – λ_ср.R; трансформаторы, дроссели и реле – λ_ср.тр.

Выполнить ориентировочный расчет надежности: определить вероятность безотказной работы P(t) для t=300, 700,1000,2000 часов, относительную вероятность безотказной работы в интервале от t=500ч до t=1000ч, интенсивность отказа системы Λ_с и среднее время безотказной работы T_cp, предполагая, что отказы элементов распределены по экспоненциальному закону.

Таблица 2.1

№ Варианта	Число полупр.	λср.п 10^-5 1/ч	Число конденс.	λср.с 10^-51/ч	Число резист.	λср.R 10^-51/ч	Число трансф.	λср.тр 10^-51/ч
24	41	0,45	30	1,1	54	0,18	5	2,9

Определим интенсивность отказов системы

Определим вероятность безотказной работы системы и T_cp

Определим вероятность безотказной работы в интервале от t=500ч до t=1000ч:

Задача 2.2.

Количество элементов в проектируемой системе равно N_п = 220 + j. Для проектируемой системы найти систему-аналог. Время наработки до отказа, определенное в результате эксплуатации системы-аналога, равно .

Требуется определить ожидаемую наработку на отказ проектируемой системы T_0п; интенсивность отказов системы Λ_с; вероятность безотказной работы системы за 1000 часов работы, предполагая, что отказы элементов распределены по экспоненциальному закону.

Определим ожидаемую наработку на отказ проектируемой аппаратуры:

Определим Λ_с:

Найдем вероятность безотказной работы за 1000 часов

Задача 2.2.1.

Произвести (выполнить) расчет надежности триггера при следующих параметрах элементов:

- R1, R9 – МЛТ – 0,25 – 10кОм;

- R2, R8 – МЛТ – 0,5 – 5,1кОм;

- R3, R7 – МЛТ – 0,5 – 3,0кОм;

- R4, R5 – МЛТ – 0,25 – 1,5кОм;

- R6 – МЛТ – 1 – 120кОм;

- VT1, VT2 – МП42А;

- С1, С5 – МБМ – 1000пф;

- С2, С4 – КМ – 300пф;

- С3 – К50 – 6 – 0,1мкф;

- VD1, VD2 – Д9А;

- напряжение питания триггера U_п = –12В;

- t^oC = 50^oC;

- условия эксплуатации триггера: стационарные.

Принципиальная схема триггера.

Необходимо найти интенсивность отказа, вероятность безотказной работы и среднее время работы до первого отказа триггера, если отказы его элементов распределены по экспоненциальному закону:

- для лабораторных условий;

- для условий эксплуатации.

Произвести анализ полученных результатов и дать рекомендации по повышению надежности.

Решение.

Окончательный расчет надежности производится на завершающей стадии проектирования, когда определены типы, номиналы и режимы работы всех элементов.

Известно, что интенсивность отказов элементов зависит от режимов их работы, температуры окружающей среды, вибрации и т.д. Зависимость интенсивности отказов элементов от величины электрической нагрузки определяется с помощью коэффициента нагрузки.

1. Определим коэффициент нагрузки резисторов:

Интенсивность отказов резисторов:

2. Определим коэффициент нагрузки диодов:

Интенсивность отказов диодов:

3. Коэффициент нагрузки конденсаторов:

Интенсивность отказов конденсаторов:

4. Коэффициент нагрузки транзистора:

Интенсивность отказов транзистора:

5. Суммарная интенсивность отказов:

6. Вероятность безотказной работы за 1000 часов:

7. Среднее время работы до первого отказа триггера, если отказы его распределены по экспоненциальному закону:

Полученные результаты занесем в таблицу.

Тип элемента	Ni	, 1/ч	Кн			, 1/ч
R1, R9 – МЛТ – 0,25 – 10кОм	2	0,4	0,1	45	0,23	0,09	0,18
R2, R8 – МЛТ – 0,5 – 5,1кОм	2	0,5	0,1	45	0,23	0,12	0,23
R3, R7 – МЛТ – 0,5 – 3,0кОм	2	0,5	0,1	45	0,23	0,12	0,23
R4, R5 – МЛТ – 0,25 – 1,5кОм	2	0,4	0,1	45	0,23	0,09	0,18
R6 – МЛТ – 1 – 120кОм	1	1	0,1	45	0,23	0,23	0,23
VT1, VT2 – МП42А	2	0,7	0,3	45	0,23	1,06	2,12
С1, С5 – МБМ – 1000пф	2	2	0,5	45	0,75	1,50	3,00
С2, С4 – КМ – 300пф	2	1,4	0,5	45	0,12	0,17	0,34
С3 – К50 – 6 – 0,1мкф	1	2,4	0,6	45	0,73	1,75	1,75
VD1, VD2 – Д9А	2	4,6	0,4	45	0,38	0,27	0,53

Вывод: Из уточненного расчета следует, что использование облегченных режимов работы элементов и щадящих условий эксплуатации позволяет значительно повысить надежность проектируемой аппаратуры.